[논문]감귤과 녹차의 추출액으로 제조한 콤부차의 생리 활성 및 일반 세포 독성

신승식; 고혜명; 김청이; 박성수

doi:10.3746/jkfn.2016.45.12.1838

초록
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콤부차는 미생물의 공생체에 의해 제조되는 신맛이 강한 음료로 최근에는 "장수 식품"의 하나로 주로 러시아를 비롯한 서방 국가들에서 많이 음용되어온 기능성 음료이다. 본 연구에서는 일반적으로 제조되는 콤부차의 기능성을 제주 특산물인 감귤의 과피 추출액과 녹차의 추출액을 첨가한 후 콤부차를 발효시켜 각 성분이 가지는 기능성을 이행시킬 목적으로 감귤/녹차 콤부차를 제조하였고, 제조된 감귤/녹차 콤부차의 기능성을 항암성 중심으로 일반 콤부차와 비교 평가하였다. 또한, 콤부차의 산업화, 표준화 및 안전성 확보를 위하여 일반 세포에 미치는 독성의 정도를 RAW 264.7 마우스 대식세포를 이용하여 조사하였다. 그 결과 일반 콤부차보다 감귤/녹차 콤부차는 항산화력이 약 3배 증가하였으며, 항암성도 현저하게 증가한 것으로 나타났다. 특히 일반 세포에 대한 독성은 현저히 낮아진 것으로 나타났으며, 이는 감귤/녹차 콤부차의 안전한 항암 기능성 음료로의 개발 가능성을 시사하고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Kombucha (K) is a fermented beverage made from black tea by symbiotic micro-organisms of bacteria and yeasts. To enhance bio-activities of K, we produced citrus/green tea Kombucha (CK) by adding extracts of citrus peel and green tea obtained from Jeju Island. ORAC assays showed that anti-oxidative c...

Kombucha (K) is a fermented beverage made from black tea by symbiotic micro-organisms of bacteria and yeasts. To enhance bio-activities of K, we produced citrus/green tea Kombucha (CK) by adding extracts of citrus peel and green tea obtained from Jeju Island. ORAC assays showed that anti-oxidative capacity of CK increased by approximately 3-folds compared to K. We examined anti-cancer properties of extracts from citrus peel and/or green tea using 5637 human bladder cancer cells and B16F10 murine melanoma cells. Proliferation of B16F10 cells was markedly inhibited at concentrations higher than $10{\mu}L/mL$. At a concentration of $20{\mu}L/mL$, anti-cancer activities of extracts were in the order of citrus peel< green tea< combination of both. Interestingly, a combination of both extracts showed a synergistic effect on inhibition of growth of cancer cells. CK fermented with citrus peel and green tea extracts showed enhanced anti-cancer activity compared to K. Cytotoxicity of CK on RAW 264.7 murine macrophages was negligible up to $100{\mu}L/mL$. Taken together, these results indicate that citrus Kombucha is safe to be developed as a functional beverage.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

미국 FDA에서도 콤부차가 GMP(Good Manufacturer’s Practice) 과정을 거쳐 생산되면 소비자가 섭취하기에 적합하며 독성이 없다고 확인한 바 있으며(13), 기존에 보고된 세포독성들도 높은 산도, 과량의 섭취, 비위생적 생산 등과 관련되었을 수 있다고 보고하였다. 이에 본 연구에서는 콤부차의 산업화, 표준화 및 안전성 확보를 위하여 감귤 및 녹차의 추출액을 함유한 콤부차의 세포 독성을 확인하였고, 이 연구를 통해 콤부차의 대량 생산 및 산업화를 위하여 꼭 확보해야 할 세포 안전성에 관한 데이터를 제공하고자 하였다.

제안 방법

일반적으로 발효 생산되는 콤부차(K)와 감귤 및 녹차의 추출액을 첨가한 콤부차(CK)의 항산화력을 비교하였다. 각 시료의 항산화력은 ORAC를 측정하여 비교하였으며, 그 결과는 Fig. 1과 같다. 앞선 연구들에 의하면 콤부차는 높은 항산화력으로 인하여 활성산소로부터 세포를 보호하는 기능이 뛰어나다고 알려져 있다.
암세포에 대한 성장 억제 결과를 기초하여 본 암세포 성장 저해능이 일반 세포 독성에 기인한 것이 아닌지를 살펴보기 위해 비사멸화(immortalization)된 마우스 대식세포주인 RAW 264.7 세포를 사용하여 세포독성을 확인하였고 그 결과는 Fig. 5와 같았다. K 혹은 CK는 RAW 264.
CK의 발효에 사용되는 성분 중 감귤피 추출액와 녹차 추줄액 각각의 항암성 측정 결과를 토대로 두 성분을 함유한 콤부차를 10일간 배양하였다. 이후 배양액을 45 μm 필터로 제균한 후, 방광암 세포주에 대한 성장 억제 정도를 MTT assay를 통하여 측정하였고, 그 결과는 Fig. 4와 같다. CK는 K와 비교하여 유의적으로 5637 방광암 세포주에 대해 높은 항암 활성을 나타내었고, 농도 의존적인 항암 활성을 나타내었다.

대상 데이터

본 실험에서 사용한 콤부차는 local domestic Kombucha이며, 민간에서 분양하여 판매하는 것을 인터넷으로 구매하여 사용하였다(www.auction.co.kr).
실험에서 사용한 B16F10 마우스 피부악성종양 세포주, 5637 인간 방광암 세포주와 마우스 대식세포인 RAW 264.7세포주는 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)에서 구입하여 RPMI-1640(Sigma-Aldrich Co.) 배지에 10% FBS(Gibco Inc., San Francisco, CA, USA)와 1% penicillin(Gibco Inc.)을 넣고, 37°C, 5% CO₂ 조건에서 배양하였다.
콤부차는 녹차티백(Dongsuh Co., Seoul, Korea) 추출액 900 mL에 설탕 90 g을 교반한 후 전배양을 통해 얻은 배양액 100 mL와 pellicle 20 g을 넣어 30°C 조건으로 10일간 배양하였고, 감귤 콤부차는 콤부차 배양과 동일한 과정에 전배양을 통해 얻은 배양액 100 mL에 녹차 추출액 700 mL,pellicle 20 g, 감귤피(남해상사, Jeju, Korea) 추출액 200mL에 acetic acid 500 μL를 첨가하여 콤부차와 동일한 조건에서 배양하였다.

데이터처리

본 실험은 독립적으로 3번 이상 반복실험을 하였다. 실험 결과는 통계분석용 프로그램 SPSS Version 18.0 Package Program(IBM, New York, NY, USA)을 이용하여 각 실험군의 평균과 표준편차를 계산하고 t-test 분석, ANOVA 분석 후 P<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 이용하여 처리군 간의 유의성을 검증하였다.

성능/효과

그 결과 CK는 암세포에 적용된 농도의 약 2배에서도 세포 독성이 크지 않았다. 더 많은 실험데이터가 확보되어야 하겠지만, 본 연구의 결과로 비추어볼 때 CK는 항암 기능성 음료로 개발될 수 있는 가능성을 나타냈다고 볼 수 있다.
7 세포는 100 μL/mL의 농도에서도 세포 독성이 현저하게 낮았다. 이상의 실험 결과로 볼 때 감귤과 녹차의 추출액을 첨가하여 발효시킨 콤부차는 항암성이 일반 콤부차보다 높게 나타났으며, 녹차와 감귤피의 추출액이 상승효과(synergistic effect)를 나타내는 것으로 확인되었고, 마우스 대식세포를 이용한 독성실험에서 나타난 결과로 볼 때 일반 세포에 대한 독성은 낮을 것으로 판단되었다. 또한, 미생물 발효 기능성 음료의 산업화를 위해서 확보되어야 할 중요한 사항 중 한 가지는 일반 세포에 대한 독성 여부이며, RAW 264.

후속연구

이는 발효 과정 중에 단일 성분들의 파괴가 진행된 것으로 생각되며, 실제로 녹차 성분 중 강한 항암 활성을 나타낸다고 알려진 EGCG의 생리적 활용도(bio-availability)가 시간에 따라 감소한다는 보고를 통해서도 추론할 수 있다(18). 녹차와 감귤의 기능성분이 일반 콤부차로 이행되어 증진된 생리활성 음료를 개발할 수 있을 것으로 생각하였고, 차후 각 성분의 화학적 안정성을 확보할 수 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콤부차란 무엇인가?	콤부차는 국내에서는 홍차버섯으로 알려졌으며, 세균과 효모의 공생균체 발효에 의해 얻어지는 발효 음료로 주로 홍차와 설탕을 주원료로 한다. 콤부차는 고대 중국의 진나라로부터 기원되었고 해독작용과 강장효과가 높아 “신성한 차”로 불렸다고 하며, 이후 서기 414년경에 한국을 거쳐 일본으로 전해졌고 현재는 주로 러시아 지역을 중심으로 “Tea Kvass”라는 이름으로 불리며 많이 음용되고 있다(1).
	콤부차의 나라별 특징은?	콤부차는 국내에서는 홍차버섯으로 알려졌으며, 세균과 효모의 공생균체 발효에 의해 얻어지는 발효 음료로 주로 홍차와 설탕을 주원료로 한다. 콤부차는 고대 중국의 진나라로부터 기원되었고 해독작용과 강장효과가 높아 “신성한 차”로 불렸다고 하며, 이후 서기 414년경에 한국을 거쳐 일본으로 전해졌고 현재는 주로 러시아 지역을 중심으로 “Tea Kvass”라는 이름으로 불리며 많이 음용되고 있다(1). 콤부차의 생리활성 및 공공 보건에 미치는 영향과 관련하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 대표적으로 활성산소 생성 억제를 통한 항산화력(2), 항균성(3), 항암성(4), 상처치료 효과(5),간 기능 보호(6-8) 등의 다양한 생리활성이 보고되어 있다.
	콤부차의 세포 독성에 대한 논란은 어떤 게 있는가?	특히 콤부차의 세포 독성에 관한 연구 결과는 일치되지 않으며, 많은 논란이 있다. 한 예로 미국의 Centers for Disease Control and Prevention(CDC)은 1995년 미국의 Iowa 주에서 콤부차 음용으로부터 발생한 2건의 임상 사례를 보고한 바 있는데 정확한 원인은 파악이 되지 않았으나 콤부차의 낮은 산도에 따른 세포 독성의 가능성을 제시한 바 있고(10), Srinivasan 등(11)은 콤부차를 음용한 후 발생한 환자 4명의 임상 사례를 통하여 콤부차의 독성 가능성을 제시하였으나 이 연구에서도 그의 직접적인 원인은 밝혀지지 않았다. 또 다른 연구들에서는 콤부차의세포 독성이 없음을 보고하였는데, Bhattacharya 등(12)은 실험용 쥐를 이용한 실험에서 kg당 2 mL 혹은 증류수에 1%(v/v)를 첨가한 콤부차를 3개월 동안 먹인 후 장기 독성,체중 등을 조사한 결과 독성이 없음을 보고한 바 있다. 미국 FDA에서도 콤부차가 GMP(Good Manufacturer’s Practice) 과정을 거쳐 생산되면 소비자가 섭취하기에 적합하며 독성이 없다고 확인한 바 있으며(13), 기존에 보고된 세포독성들도 높은 산도, 과량의 섭취, 비위생적 생산 등과 관련되었을 수 있다고 보고하였다. 이에 본 연구에서는 콤부차의산업화, 표준화 및 안전성 확보를 위하여 감귤 및 녹차의 추출액을 함유한 콤부차의 세포 독성을 확인하였고, 이 연구를 통해 콤부차의 대량 생산 및 산업화를 위하여 꼭 확보해야 할 세포 안전성에 관한 데이터를 제공하고자 하였다.

참고문헌 (19)

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